1 CÁLCULO (EMPÍRICO) DE LAS NECESIDADES

CÁLCULO (EMPÍRICO) DE LAS NECESIDADES TÉRMICAS DE UN AMBIENTE Y DEL NÚMERO DE
RADIADORES NECESARIOS.
Antecedentes históricos. Estas indicaciones se ofrecen con el objetivo de calcular empíricamente el
número de elementos necesarios para calentar un ambiente, como se hacía años atrás, sin la aplicación de
las normas y leyes hoy vigentes.
Debemos tener presente que, para un proyecto conforme a las normas y leyes vigentes, es necesario
recurrir a un termotécnico habilitado.
Se debe saber que, para calcular el número de radiadores necesarios que se deben colocar en los
diferentes ambientes de la casa, es necesario considerar varios factores: salto térmico (diferencia entre la
temperatura interior y la exterior), superficie total del ambiente a calentar (paredes, techo, suelo, puertas,
ventanas) y capacidad aislante de los elementos y materiales (transmitancia). Esta última magnitud aumenta
al disminuir el espesor del elemento (forjado, ventana, etc.) y al aumentar la conductividad térmica del
mismo. En otras palabras, si disminuye el espesor del contenedor o aumenta la conductividad térmica, se
verifica una mayor dispersión de calorías.
Durante décadas, el cálculo de las calorías (en vatios) necesarias para calentar un ambiente ―y, por lo
tanto, el número de radiadores requeridos― se calculó tomando en cuenta solamente el volumen cúbico,
previendo en promedio de 32 a 37 vatios por metro cúbico, en función de la zona climática. Este es un
método simple, al alcance de todos y aún hoy utilizado por hidráulicos e instaladores de la vieja escuela, del
que ofrecemos un breve ejemplo.
Supongamos que debemos calcular el número de elementos para colocar en una habitación de 3 x 4 m y 3
m de altura, situada en una zona caracterizada por un clima rígido, para el que se recomiendan 37 W/m³, y
que el rendimiento de cada elemento del radiador a utilizar es de 119 W (STILLY ST4A.800), según lo
indicado en nuestras tablas en conformidad con la norma EN 442. Para determinar el número de elementos
de nuestra batería de radiadores, es suficiente calcular el volumen de la habitación, multiplicarlo por 37
(vatios necesarios por metro cúbico) y dividir el resultado obtenido por 119 (rendimiento térmico de
cada elemento).
En este caso tendremos:
o
Volumen de la habitación: 36 m³ (3 x 4 x 3 m),
o
Elementos necesarios: 36 x 37 = 1332 W que, dividido por 119 W, da un resultado de 11
elementos mod. ST4A. 800 serie STILLY-CALOR.
Este resultado debe ser ajustado, por exceso o por defecto, en función de las diferentes magnitudes que
entran en juego y que hemos mencionado, recurriendo al sentido común y a la experiencia. Es obvio
que, con el mismo volumen cúbico, para calentar un ambiente mal expuesto y poco aislado, se necesitan
más elementos que para calentar una casa bien expuesta y bien aislada. De todos modos, es un método útil
para tener una primera indicación sumaria, dado que su simplicidad lo vuelve sumamente práctico. En
general, se debe considerar que el grado de aislamiento, la exposición y la zona climática son variables que
pueden tener un peso relevante en la determinación de las dimensiones del radiador; también es importante
conocer el uso para establecer las dimensiones necesarias; por ejemplo: en el caso de un calientatoallas, en
el que se colocarán paños mojados, los elementos se deben aumentar al menos un 30 %.
Pasemos ahora al método actualmente utilizado que, además de las otras magnitudes, toma en cuenta la
superficie, en lugar del volumen. Este sistema prevé el cálculo de la dispersión de las calorías [magnitud
que depende de la superficie total del ambiente, de la diferencia entre la temperatura interior y exterior, y la
transmitancia (**)].
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Stiliac spa | Loc. quattrocase c.s. 19, 26041 Casalmaggiore (CR), Italy | www.stiliac.com | [email protected]
La fórmula para el cálculo (empírico) de las calorías dispersas es la siguiente:
Q = SxTxU
Donde:
o
Q representa la dispersión de calor (cantidad de calor que las superficies dispersan hacia el
exterior);
o
S representa la superficie total del ambiente considerado en metros cuadrados (superficie del área
de dispersión);
o
T representa la diferencia entre la temperatura interior y la exterior (salto térmico);
o
U representa la transmitancia (**).
Para los valores a atribuir a las letras S y T contamos con la ayuda de la ley, mientras que el valor a atribuir
a la letra U merece un razonamiento aparte. En particular:
o
Para la letra S, debemos calcular la superficie de los diferentes elementos del contenedor
arquitectónico, llamada superficie de dispersión (paredes, suelo, techo, puertas, ventanas, etc.). El
valor obtenido no requiere corrección si la superficie en cuestión está expuesta al Sur. En caso
contrario, debe ser multiplicado por 1,1 si la superficie está expuesta al Oeste, por 1,15 si está
expuesta al Este, y así sucesivamente.
o
Para la letra T, la ley 10/91 establece una temperatura máxima interior de 20 °C, con una tolerancia
de +2 ºC, mientras que para el exterior ha sido preparada una tabla de temperaturas para las
principales localidades, indicando los criterios para determinar esta magnitud en las localidad no
presentes en dicha tabla. Es suficiente remitirse al valor de la ciudad más cercana presente en la
tabla y reducirlo 1-2 °C en función del tipo de construcción (pequeños aglomerados, edificios
aislados, etc.).
o
Para el valor a atribuir a la letra U el cálculo es más complicado, pero afortunadamente existen
tablas que indican este coeficiente para la casi totalidad de las estructuras (puertas, ventanas,
paredes, muros perimétricos, etc.).
Dado que el objetivo consiste en suministrar al ambiente la misma cantidad de calor que dispersa hacia el
exterior, una vez realizada la sumatoria de las calorías dispersas (es decir, el valor Q global), para calcular
el número de elementos necesarios es suficiente dividirlo por el rendimiento térmico de cada elemento.
(**)
TRANSMITANCIA TÉRMICA
La transmitancia térmica define la capacidad aislante de un elemento.
Dado un fenómeno de transmisión de calor en condiciones de régimen estacionario (en el cual el flujo de
calor y las temperaturas no varían en el tiempo), la transmitancia mide la cantidad de calor que atraviesa un
elemento estructural con una superficie de 1 m² por unidad de tiempo, en presencia de una diferencia de
temperatura de 1 grado entre el interior y el exterior.
En la fórmula se considera la transmisión de calor de un fluido aeriforme a otro fluido aeriforme, separados
por una lámina plana del material examinado, por irradiación, convección y conductividad interna.
Donde:
o
Hi y He [W/m² K] son los coeficientes de aducción interior y exterior;
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o
s [m] es el espesor del material;
o
λ [W/m K] es la conductividad térmica interna del material.
Cuanto más bajo es el valor, mayor es el aislamiento de la estructura en examen. El inverso de la
transmitancia es la resistencia térmica, es decir, la capacidad de un material de oponerse al paso del calor:
La transmitancia aumenta al disminuir el espesor y al aumentar la conductividad térmica. Las estructuras
con muy baja transmitancia térmica se caracterizan por ofrecer un elevado aislamiento térmico.
Para medir la transmitancia en la obra se debe observar la norma ISO 9869. El método descrito es el de los
promedios progresivos, utilizando un termoflujómetro. La técnica que estudia la medición de los flujos de
calor es la termoflujometría.
En viejos documentos se puede encontrar la transmitancia indicada con la letra K mayúscula y expresada
en kilocalorías por hora, metro cuadrado y grado Celsius, en lugar de vatios por metro cuadrado, Kelvin. La
conversión es 1 W/m² K = 0,86 kCal/h m² K.
ZONAS CLIMÁTICAS ITALIANAS
En función de los GD (grados-día), se han definido las zonas climáticas del territorio italiano y los límites
máximos correspondientes al período anual de funcionamiento de la instalación térmica y al tiempo diario de
activación:
Zona**
A
Grados/Día
hasta 600
Período
Horas
1 de diciembre - 15 de
marzo
Ciudad de referencia
Lampedusa, Linosa, Porto
Empedocle
6
27 Wxmc
B
29 Wxmc
C
de más de 600
a 900
1 de diciembre - 31 de
marzo
de más de 900
a 1400
15 de noviembre - 31
de marzo
8
Agrigento, Catania, Crotone,
Messina, Palermo, Reggio Calabria,
Siracusa, Trapani
10
Bari, Benevento, Brindisi, Cagliari,
Caserta, Catanzaro, Cosenza,
Imperia, Latina, Lecce, Napoli,
Oristano, Ragusa, Salerno, Sassari,
Taranto
12
Ancona, Ascoli Piceno, Avellino,
Caltanissetta, Chieti, Firenze,
Foggia, Forli', Genova, Grosseto,
Isernia, La Spezia, Livorno, Lucca,
Macerata, Massa, Carrara, Matera,
Nuoro, Pesaro, Pesaro, Pescara,
Pisa, Pistoia, Prato, Roma, Savona,
Siena, Teramo, Terni, Verona, Vibo
Valentia, Viterbo
30 Wxmc
D
de más de 1400
a 2100
1 de noviembre - 15 de
abril
32 Wxmc
3
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E
de más de 2100
a 3000
15 de octubre - 15 de
abril
14
más de 3000
Ninguna limitación
24
38 Wxmc
F
Alessandria, Aosta, Arezzo, Asti,
Bergamo, Biella, Bologna, Bolzano,
Brescia, Campobasso, Como,
Cremona, Enna, Ferrara, Cesena,
Frosinone, Gorizia, L'Aquila, Lecco,
Lodi, Mantova, Milano, Modena,
Novara, Padova, Parma, Pavia,
Perugia, Piacenza, Pordenone,
Potenza, Ravenna, Reggio Emilia,
Rieti, Rimini, Rovigo, Sondrio,
Torino, Trento, Treviso, Trieste,
Udine, Varese, Venezia, Verbania,
Vercelli, Vicenza
Belluno, Cuneo
42 Wxmc
** Valor empírico del factor de cálculo W x metro cúbico
NOTA: Una clasificación del territorio nacional en zonas climáticas, independientes de la ubicación
geográfica, es muy útil para reducir el consumo de energía necesaria para el funcionamiento de las
instalaciones térmicas de calefacción.
La tabla indica, para cada una de las zonas climáticas, el período del año y el número máximo de horas
diarias en las que está permitido encender las instalaciones de calefacción. En caso de condiciones
meteorológicas particularmente rígidas, los ayuntamientos pueden permitir el encendido de las instalaciones
también en períodos diferentes. La unidad de medida utilizada para identificar la zona climática de cada
ayuntamiento es el grado-día, es decir, la suma ―extendida a todos los días de un período anual
convencional de calefacción― de las diferencias positivas diarias entre la temperatura del ambiente,
convencionalmente fijada a 20 °C, y la temperatura media exterior diaria. A título de ejemplo, se indican las
zonas climáticas de todos los ayuntamientos capital de provincia, remitiendo la búsqueda de cada
ayuntamiento a las correspondientes listas provinciales.
La materia está disciplinada por el Decreto del Presidente de la República Italiana N.º 412 del 26/08/1993,
publicado en el Boletín Oficial N.º 242 del 14/10/1993, Suplemento Ordinario N.º 96, y sucesivas
modificaciones e integraciones.
Stiliac S.p.A.
División Calor - Dirección Técnica
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